CN111067753A - 手指手腕一体式软体康复手套 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种手指手腕一体式软体康复手套,包括全指手套、可调手腕、拇指弯曲软体驱动器、手腕‑食指弯曲软体驱动器、手腕‑中指弯曲软体驱动器、手腕‑无名指弯曲软体驱动器以及小指弯曲软体驱动器;其中:可调手腕的一端与全指手套的袖口连接;各手指或手腕‑手指弯曲软体驱动器安装在全指手套上对应手指和手腕的掌背侧;各手指弯曲软体驱动器、手指‑手腕弯曲软体驱动器均设计成空心半圆柱形气囊结构,向气囊内充气,能够实现软体驱动器的弯曲变形,从而驱动穿戴者的手指和手腕进行弯曲运动。本发明可用于辅助中风患者进行手指和手腕的康复训练。
Description
技术领域
本发明涉及一种软体机器人技术领域的一种可穿戴辅助机器人,具体地,涉及一种手指手腕一体式软体康复手套。
背景技术
传统的可穿戴康辅助机器人为全刚性结构、采用电机驱动,虽然驱动力大,但存在笨重、柔性差和关节轴线对准等问题。软体康复手套主要由软体材料如硅胶、纤维、纺织物、鲍登线或聚合物气袋等构成的软体驱动器进行驱动,例如哈佛大学Polygerinos等人开发的一套由纤维增强式气动软体弯曲驱动器组成的软体康复手套,戴在中风患者手上,能够帮助患者在日常生活中进行手指的弯曲运动康复训练;新加坡国立大学Yap等人开发的一种全纺织物构成的多气袋式软体康复手套,具有极轻的质量,能够像一般手套那样穿戴在人手上,能够辅助人体手指进行弯曲和伸展运动;韩国首尔大学Hyunki等人研究的一种采用线驱动的软体康复手套,具有极薄的轮廓,对人体手指能够产生比较大的驱动力。然而,上述软体康复手套都只能辅助进行手指的康复训练,而实际中风患者存在手指和手腕同时丧失功能的情况,只依靠手指的辅助运动很难让中风患者完成日常生活必须的动作,如喝水、吃饭、提物品、抛掷等动作均需要手指和手腕协同完成,因此有必要设计一套能够同时辅助手指和手腕运动的软体康复手套。
目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道,也尚未收集到国内外类似的资料。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足,本发明的目的是提供一种手指手腕一体式软体康复手套,其能辅助穿戴者同时进行手指和手腕的运动,具有质量轻、柔性好、可穿戴等优点,可适用于中风患者手指和手腕的康复训练。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种手指手腕一体式软体康复手套,包括:全指手套、可调手腕、拇指弯曲软体驱动器、手腕-食指弯曲软体驱动器、手腕-中指弯曲软体驱动器、手腕-无名指弯曲软体驱动器以及小指弯曲软体驱动器;其中:
所述可调手腕的一端与所述全指手套的袖口连接;
所述拇指弯曲软体驱动器安装在所述全指手套的拇指的掌背侧;
所述小指弯曲软体驱动器安装在所述全指手套的小指的掌背侧;
所述手腕-食指弯曲软体驱动器安装在所述全指手套的食指和手腕的掌背侧;
所述手腕-中指弯曲软体驱动器安装在所述全指手套的中指和手腕的掌背侧;
所述手腕-无名指弯曲软体驱动器安装在所述全指手套的无名指和手腕的掌背侧;
所述拇指弯曲软体驱动器、手腕-食指弯曲软体驱动器、手腕-中指弯曲软体驱动器、手腕-无名指弯曲软体驱动器以及小指弯曲软体驱动器的内部均设置有气囊,通过向气囊内充气实现软体驱动器的弯曲变形,从而驱动穿戴者的手指和手腕进行弯曲运动。
优选地,所述拇指弯曲软体驱动器、手腕-食指弯曲软体驱动器、手腕-中指弯曲软体驱动器、手腕-无名指弯曲软体驱动器以及小指弯曲软体驱动器均为采用弹性材料制成的具有气囊的空心半圆柱形结构,其中,所述拇指弯曲软体驱动器和小指弯曲软体驱动器的气囊均为单层气囊,所述手腕-食指弯曲软体驱动器、手腕-中指弯曲软体驱动器和手腕-无名指弯曲软体驱动器的气囊均为具有上、下双层结构的双层气囊。
优选地,向具有单层气囊的拇指弯曲软体驱动器和小指弯曲软体驱动器充气时,所述拇指弯曲软体驱动器和小指弯曲软体驱动器能够产生朝向掌心一侧的弯曲变形,从而辅助穿戴者分别进行拇指和小指的弯曲运动。
优选地,对于具有双层气囊的手腕-食指弯曲软体驱动器、手腕-中指弯曲软体驱动器和手腕-无名指弯曲软体驱动器,当向其下层气囊充气时,其手指段产生朝向掌心一侧的弯曲变形,能够辅助穿戴者分别进行食指、中指和无名指的弯曲运动;当向其上层气囊充气时,其手腕段产生朝向掌心一侧的弯曲变形,能够辅助穿戴者进行手腕的弯曲运动;当向上、下两层气囊同时充气时,其手指段和手腕段同时产生朝向掌心一侧的弯曲变形,能够辅助穿戴者进行手指和手腕的协同弯曲运动。
优选地,所述单层气囊和/或双层气囊的底面设有柔性不可伸缩层;和/或
所述双层气囊的分界面设有柔性不可伸缩层;
所述柔性不可伸缩层用以限制相应软体驱动器的伸长变形。
优选地,所述单层气囊和/或双层气囊的内部设有内芯以保证气密性。
优选地,每个所述气囊分别连接有独立的气管,通过外部气源进行独立地充气及放气。
优选地,所述可调手腕的一端与全指手套一起穿戴在人手上,为所述手腕-食指弯曲软体驱动器、手腕-中指弯曲软体驱动器以及手腕-无名指弯曲软体驱动器提供安装空间。
优选地,所述可调手腕与人手之间的松紧程度可调节。
优选地,所述拇指弯曲软体驱动器、手腕-食指弯曲软体驱动器、手腕-中指弯曲软体驱动器、手腕-无名指弯曲软体驱动器以及小指弯曲软体驱动器均通过外层弹性纺织袋固定在所述全指手套和可调手腕上。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
1、本发明提供的手指手腕一体式软体康复手套,采用软体材料构成手指和手腕,具有质量轻、柔性好、穿戴舒适的优点,克服了刚性康复手套笨重、柔性和可穿戴性差的缺点。
2、本发明提供的手指手腕一体式软体康复手套,通过手指-手腕弯曲软体驱动器的双层气囊结构,能够同时驱动人体手指和手腕进行弯曲运动,克服了目前软体康复手套只能进行手指驱动的缺点。
3、本发明提供的手指手腕一体式软体康复手套,同时具有手指和手腕的驱动功能,能够更好地辅助中风患者在日常生活中实现手指和手腕的康复训练。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本发明一优选实施例的整体结构示意图;
图中:1为可调手腕、2为全指手套、3为拇指弯曲软体驱动器、4为手腕-食指弯曲软体驱动器、5为手腕-中指弯曲软体驱动器、6为手腕-无名指弯曲软体驱动器、7为小指弯曲软体驱动器;
图2中为本发明一优选实施例的可调手腕1的结构示意图;
图中:1-1A为上腕带,1-1B为下腕带,1-2为穿孔阵列,1-3A为右腕绳、1-3B为左腕绳、1-4A为右锁扣、1-4B为左锁扣;
图3中为本发明一优选实施例的手腕-中指弯曲软体驱动器5的结构示意图,其中,(a)为等轴测图,(b)为纵向剖面图,(c)为横向剖面图;
图中:5-1为外层弹性纺织袋,5-2为束紧器、5-3A、5-3B分别为气动软管、5-4为上层气动接头、5-5为下层气动接头、5-6为上层弹性纺织层、5-7为中层不可伸缩层、5-8为下层不可伸缩层、5-9为上层内芯、5-10为弹性分隔层、5-11为下层内芯。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明实施例提供了一种手指手腕一体式软体康复手套,包括:全指手套、可调手腕、拇指弯曲软体驱动器、手腕-食指弯曲软体驱动器、手腕-中指弯曲软体驱动器、手腕-无名指弯曲软体驱动器、小指弯曲软体驱动器;其中:
所述可调手腕的一端与所述全指手套的袖口连接;所述拇指弯曲软体驱动器安装在所述全指手套的拇指的掌背侧,所述小指弯曲软体驱动器安装在小指的掌背侧,所述手腕-食指弯曲软体驱动器安装在食指和手腕的掌背侧,所述手腕-中指弯曲软体驱动器安装在中指和手腕的掌背侧,所述手腕-无名指弯曲软体驱动器安装在无名指和手腕的掌背侧;
所述拇指弯曲软体驱动器、手腕-食指弯曲软体驱动器、手腕-中指弯曲软体驱动器、手腕-无名指弯曲软体驱动器、小指弯曲软体驱动器内部均设置有气囊,通过分别向气囊内充气实现软体驱动器的弯曲变形,从而驱动穿戴者的手指和手腕进行弯曲运动。
进一步地,所述拇指弯曲软体驱动器、手腕-食指弯曲软体驱动器、手腕-中指弯曲软体驱动器、手腕-无名指弯曲软体驱动器、小指弯曲软体驱动器均为采用弹性材料制成的具有气囊的空心半圆柱形结构,其中所述拇指弯曲软体驱动器、小指弯曲软体驱动器均具有单层气囊,所述手腕-食指弯曲软体驱动器、手腕-中指弯曲软体驱动器、手腕-无名指弯曲软体驱动器均具有上、下双层气囊。
进一步地,向具有单层气囊的拇指弯曲软体驱动器、小指弯曲软体驱动器充气时,所述拇指弯曲软体驱动器、小指弯曲软体驱动器能够产生朝向掌心一侧的弯曲变形,从而辅助穿戴者分别进行拇指、小指的弯曲运动。
进一步地,对于所述具有双层气囊的手腕-食指弯曲软体驱动器、手腕-中指弯曲软体驱动器、手腕-无名指弯曲软体驱动器,当向其下层气囊充气时,其手指段产生朝向掌心一侧的弯曲变形,能够辅助穿戴者分别进行食指、中指、无名指的弯曲运动;当向其上层气囊充气时,其手腕段产生朝向掌心一侧的弯曲变形,能够辅助穿戴者进行手腕的弯曲运动;当向上、下两层气囊同时充气时,其手指段和手腕段同时产生弯曲变形,能够辅助穿戴者进行手指和手腕的协同弯曲运动。
进一步地,所述单层或双层气囊的底面以及双层气囊的分界面均设有柔性不可伸缩层,用以限制所述各软体驱动器的伸长变形。
进一步地,所述单层或双层气囊内设有内芯以保证气密性。
进一步地,所述每个气囊连接有独立的气管,通过外部气源进行独立地充放气。
进一步地,所述可调手腕的一端连接在所述全指手套的袖口上,与全指手套一起穿戴在人手上,为所述手腕-食指弯曲软体驱动器、手腕-中指弯曲软体驱动器、手腕-无名指弯曲软体驱动器提供安装空间。
进一步地,所述可调手腕穿戴在人手上的松紧程度可以调节,用以提高软体康复手套对人体手腕的驱动效率,并改善穿戴舒适性。
进一步地,所述拇指弯曲软体驱动器、手腕-食指弯曲软体驱动器、手腕-中指弯曲软体驱动器、手腕-无名指弯曲软体驱动器、小指弯曲软体驱动器均通过弹性纺织袋固定在所述全指手套和可调手腕上,便于所述软体驱动器的安装、拆卸与维护。
下面结合附图,对本发明实施例所提供的技术方案进一步详细描述。
如图1所示,为本发明一种手指手腕一体式软体康复手套的优选实施例,所述手指手腕一体式软体康复手套包括:可调手腕1、全指手套2、拇指弯曲软体驱动器3、手腕-食指弯曲软体驱动器4、手腕-中指弯曲软体驱动器5、手腕-无名指弯曲软体驱动器6、小指弯曲软体驱动器7;其中:
所有弯曲软体驱动器皆为半圆柱形结构;所述拇指弯曲软体驱动器3、小指弯曲软体驱动器7内部均设置有单层气囊;手腕-食指弯曲软体驱动器4、手腕-中指弯曲软体驱动器5、手腕-无名指弯曲软体驱动器6内部均设置有双层气囊。
所述可调手腕1的一端与所述全指手套2的袖口连接;所述拇指弯曲软体驱动器3安装在所述全指手套2的拇指的掌背侧,所述小指弯曲软体驱动器7安装在小指的掌背侧,所述手腕-食指弯曲软体驱动器4安装在食指和手腕的掌背侧,所述手腕-中指弯曲软体驱动器5安装在中指和手腕的掌背侧,所述手腕-无名指弯曲软体驱动器6安装在无名指和手腕的掌背侧。
所述拇指弯曲软体驱动器3、手腕-食指弯曲软体驱动器4、手腕-中指弯曲软体驱动器5、手腕-无名指弯曲软体驱动器6、小指弯曲软体驱动器7均通过各自的弹性纺织袋固定在所述全指手套2和可调手腕1上,便于所述软体驱动器的安装、拆卸与维护;
所述拇指弯曲软体驱动器3、手腕-食指弯曲软体驱动器4、手腕-中指弯曲软体驱动器5、手腕-无名指弯曲软体驱动器6、小指弯曲软体驱动器7内部均设置有气囊,通过分别向气囊内充气实现软体驱动器的弯曲变形,从而驱动穿戴者的手指和手腕进行弯曲运动。
在一优选的实施例里,如图2中所示,为所述可调手腕1的结构示意图,所述可调手腕1包括:上腕带1-1A,下腕带1-1B,穿孔阵列1-2,右腕绳1-3A、左腕绳1-3B、右锁扣1-4A、左锁扣1-4B;其中:
所述上腕带1-1A,下腕带1-1B,穿孔阵列1-2,右腕绳1-3A、左腕绳1-3B均为纺织材料构成,所述穿孔阵列1-2缝合在上腕带1-1A和下腕带1-1B的内侧,所述右腕绳1-3A以Z字型穿过所述上腕带1-1A和下腕带1-1B的右侧穿孔阵列1-2,所述左腕绳1-3B以Z字型穿过所述上腕带1-1A和下腕带1-1B的左侧穿孔阵列1-2,所述右腕绳1-3A和左腕绳1-3B将上腕带1-1A和下腕带1-1B连接起来形成所述可调手腕1的手腕部。
所述右腕绳1-3A和左腕绳1-3B在各自的绳端分别用所述右锁扣1-4A和左锁扣1-4B锁紧,以防止右腕绳1-3A和左腕绳1-3B松开,通过拉动右腕绳1-3A和左腕绳1-3B,调节所述可调手腕1的松紧程度。
在一优选的实施例里,如图3中(a)、(b)和(c)所示,为所述手腕-中指弯曲软体驱动器5的结构示意图,所述手腕-中指弯曲软体驱动器5包括:外层弹性纺织袋5-1,束紧器5-2、气动软管5-3、上层气动接头5-4、下层气动接头5-5、上层弹性纺织层5-6、中层不可伸缩层5-7、下层不可伸缩层5-8、上层内芯5-9、弹性分隔层5-10、下层内芯5-11;其中:
所述上层弹性纺织层5-6拱起呈半圆柱面形,与所述中层不可伸缩层5-7的侧边缝合在一起,形成上层气囊,将所述上层内芯5-9置于所述上层气囊中;所述中层不可伸缩层5-7与下层不可伸缩层5-8的侧边缝合在一起,形成下层气囊,将所述下层内芯5-11置于所述下层气囊中;
所述中层不可伸缩层5-7在所述手腕-中指弯曲软体驱动器5的中部截断,将左侧截断面与所述弹性分隔层5-10的左端连接,所述弹性分隔层5-10的右端连接到所述上层弹性纺织层5-6上,如此将所述上层内芯5-9与下层内芯5-11隔开,形成两个独立的气囊结构;
所述上层内芯5-9的左端与所述上层气动接头5-4连接,所述下层内芯5-11的左端与所述下层气动接头5-5连接;所述上层气动接头5-4、下层气动接头5-5的左端分别连接所述气动软管5-3A、5-3B,用于连接外部气源;所述束紧器5-2用于将所述手腕-中指弯曲软体驱动器5的左端扎紧。
当向所述上层内芯5-9充气时,所述手腕-中指弯曲软体驱动器5的左半段产生向下的弯曲变形,用于辅助穿戴者进行手腕的弯曲运动;当向所述下层内芯5-11充气时,所述手腕-中指弯曲软体驱动器5的右半段产生向下的弯曲变形,用于辅助穿戴者进行中指的弯曲运动;当向所述上层内芯5-9和下层内芯5-11同时充气时,所述手腕-中指弯曲软体驱动器5的左半段和右半段均产生弯曲变形,用于辅助穿戴者进行手腕和中指的协同弯曲运动。
本发明上述实施例所提供的手指手腕一体式软体康复手套,通过设置全指手套、可调手腕、拇指弯曲软体驱动器、手腕-食指弯曲软体驱动器、手腕-中指弯曲软体驱动器、手腕-无名指弯曲软体驱动器和小指弯曲软体驱动器,将可调手腕的一端与全指手套的袖口连接,将各手指或手腕-手指弯曲软体驱动器安装在全指手套上对应手指和手腕的掌背侧,将各手指弯曲软体驱动器、手指-手腕弯曲软体驱动器均设计成空心半圆柱形气囊结构,向气囊内充气,能够实现软体驱动器的弯曲变形,从而驱动穿戴者的手指和手腕进行弯曲运动,可用于辅助中风患者进行手指和手腕的康复训练。
本发明上述实施例所提供的手指手腕一体式软体康复手套,采用软体材料构成手指和手腕,具有质量轻、柔性好、穿戴舒适的优点,通过手指-手腕弯曲软体驱动器的双层气囊结构,能够同时驱动人体手指和手腕进行弯曲运动,适用于中风患者进行手指和手腕的协同康复训练。
以上是本发明实施例中的优选结构设计,当然在其他实施例中,各个优选结构可以单独使用,在互相不冲突的前提下,也可以任意组合使用,组合使用时效果会更好。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于本发明简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。
Claims (10)
1.一种手指手腕一体式软体康复手套,其特征在于,包括:全指手套、可调手腕、拇指弯曲软体驱动器、手腕-食指弯曲软体驱动器、手腕-中指弯曲软体驱动器、手腕-无名指弯曲软体驱动器以及小指弯曲软体驱动器;其中:
所述可调手腕的一端与所述全指手套的袖口连接;
所述拇指弯曲软体驱动器安装在所述全指手套的拇指的掌背侧;
所述小指弯曲软体驱动器安装在所述全指手套的小指的掌背侧;
所述手腕-食指弯曲软体驱动器安装在所述全指手套的食指和手腕的掌背侧;
所述手腕-中指弯曲软体驱动器安装在所述全指手套的中指和手腕的掌背侧;
所述手腕-无名指弯曲软体驱动器安装在所述全指手套的无名指和手腕的掌背侧;
所述拇指弯曲软体驱动器、手腕-食指弯曲软体驱动器、手腕-中指弯曲软体驱动器、手腕-无名指弯曲软体驱动器以及小指弯曲软体驱动器的内部均设置有气囊,通过向气囊内充气实现软体驱动器的弯曲变形,从而驱动穿戴者的手指和手腕进行弯曲运动。
2.根据权利要求1所述的手指手腕一体式软体康复手套,其特征在于,所述拇指弯曲软体驱动器、手腕-食指弯曲软体驱动器、手腕-中指弯曲软体驱动器、手腕-无名指弯曲软体驱动器以及小指弯曲软体驱动器均为采用弹性材料制成的具有气囊的空心半圆柱形结构,其中,所述拇指弯曲软体驱动器和小指弯曲软体驱动器的气囊均为单层气囊,所述手腕-食指弯曲软体驱动器、手腕-中指弯曲软体驱动器和手腕-无名指弯曲软体驱动器的气囊均为具有上、下双层结构的双层气囊。
3.根据权利要求2所述的手指手腕一体式软体康复手套,其特征在于,向具有单层气囊的拇指弯曲软体驱动器和小指弯曲软体驱动器充气时,所述拇指弯曲软体驱动器和小指弯曲软体驱动器能够产生朝向掌心一侧的弯曲变形,从而辅助穿戴者分别进行拇指和小指的弯曲运动。
4.根据权利要求2所述的手指手腕一体式软体康复手套,其特征在于,对于具有双层气囊的手腕-食指弯曲软体驱动器、手腕-中指弯曲软体驱动器和手腕-无名指弯曲软体驱动器,当向其下层气囊充气时,其手指段产生朝向掌心一侧的弯曲变形,能够辅助穿戴者分别进行食指、中指和无名指的弯曲运动;当向其上层气囊充气时,其手腕段产生朝向掌心一侧的弯曲变形,能够辅助穿戴者进行手腕的弯曲运动;当向上、下两层气囊同时充气时,其手指段和手腕段同时产生朝向掌心一侧的弯曲变形,能够辅助穿戴者进行手指和手腕的协同弯曲运动。
5.根据权利要求2所述的手指手腕一体式软体康复手套,其特征在于,所述单层气囊和/或双层气囊的底面设有柔性不可伸缩层;和/或
所述双层气囊的分界面设有柔性不可伸缩层;
所述柔性不可伸缩层用以限制相应软体驱动器的伸长变形。
6.根据权利要求2所述的手指手腕一体式软体康复手套,其特征在于,所述单层气囊和/或双层气囊的内部设有内芯以保证气密性。
7.根据权利要求2所述的手指手腕一体式软体康复手套,其特征在于,每个所述气囊分别连接有独立的气管,通过外部气源进行独立地充气及放气。
8.根据权利要求1所述的手指手腕一体式软体康复手套,其特征在于,所述可调手腕的一端与全指手套一起穿戴在人手上,为所述手腕-食指弯曲软体驱动器、手腕-中指弯曲软体驱动器以及手腕-无名指弯曲软体驱动器提供安装空间。
9.根据权利要求8所述的手指手腕一体式软体康复手套,其特征在于,所述可调手腕包括:上腕带、下腕带、穿孔阵列、右腕绳、左腕绳、右锁扣以及左锁扣;其中:
所述上腕带、下腕带、穿孔阵列、右腕绳和左腕绳均由纺织材料制备而成,所述穿孔阵列缝合在上腕带和下腕带的内侧,所述右腕绳以Z字型穿过所述上腕带和下腕带上的右侧穿孔阵列,所述左腕绳以Z字型穿过所述上腕带和下腕带上的左侧穿孔阵列,所述右腕绳和左腕绳将上腕带和下腕带连接起来形成所述可调手腕的手腕部;
所述右腕绳和左腕绳在各自的绳端分别用所述右锁扣和左锁扣锁紧,以防止右腕绳和左腕绳松开,通过拉动右腕绳和左腕绳,调节所述可调手腕的松紧程度。
10.根据权利要求1所述的手指手腕一体式软体康复手套,其特征在于,所述拇指弯曲软体驱动器、手腕-食指弯曲软体驱动器、手腕-中指弯曲软体驱动器、手腕-无名指弯曲软体驱动器以及小指弯曲软体驱动器均通过外层弹性纺织袋固定在所述全指手套和可调手腕上。
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